Лаб.3.регистры (1076496)
Текст из файла
16
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н.Э.Баумана
Виноградов В.И., Спиридонов С.Б., Шигин А.В.
Лабораторная работа № 3
по курсу "Элементы и узлы ЭВМ"
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕГИСТРОВ
Москва 2008 г.
Цель работы: Ознакомление c принципами работы схем регистров. Исследование схем регистров различного назначения, выполненных на интегральных элементах с потенциальным представлением информации.
Продолжительность работы: 1 часть-4 часа, 2 часть – 4 часа.
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
Регистром называется устройство, предназначенное для приема, кратковременного хранения и выдачи кодов слова, а также выполняющее логические преобразования над кодом слова.
Регистр представляет собой совокупность триггеров и вспомогательных логических схем, количество и схема соединений которых зависит от количества разрядов в коде и набора операций, выполняемых регистром.
Помимо хранения кода слова регистры, в общем случае, обеспечивают выполнение следующих операций:
-
установка регистра в нулевое состояние «сброс»;
-
прием кода слова из другого устройства;
-
передача кода слова в другое устройство;
-
преобразование кода числа: преобразование прямого кода в обратный код и наоборот;
-
преобразование последовательного кода слова в параллельный код и наоборот;
-
сдвиг кода слова вправо или влево на требуемое число разрядов.
Регистры, как правило, строятся на D-триггерах, т.к. эти триггеры позволяют производить запись информации однофазным кодом без предварительного "обнуления" по входу D (см. лаб. раб.№2).
Приём информации в регистр и выдача может осуществляться параллельно и последовательно. В первом случае слово представляется в виде параллельного кода. При записи и при считывании все разряды кода слова передаются одновременно, каждый разряд по своей кодовой шине. При последовательной передаче кода слова, все разряды кода слова передаются последовательно во времени один за другим и строго в определенные дискретные моменты времени, совпадающие с управляющими сигналами.
Различают, сдвигающие регистры, в которых возможен сдвиг хранимого кода и регистры без сдвига с приемом информации параллельным кодом.
ПРИНЦИП РАБОТЫ РЕГИСТРОВ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ.
Регистр с приёмом информации параллельным кодом. Эти регистры предназначены для приёма, хранения и выдачи информации кода одного m-разрядного слова. Приём и выдача информации в регистре осуществляется в параллельном коде.
Такой, m-разрядный, регистр можно представить как совокупность одноразрядных регистров, имеющих общие шины управления. На рис. 1 представлен фрагмент схемы (3 разряда) регистра c приёмом информации параллельным однофазным кодом. 
Рис. 1. Регистр для приёма информации параллельным кодом.
Схема данного регистра имеет выходную логику на элементах Э1-Э3, которая позволяет считывать информацию из регистра как в прямом, так и обратном коде в зависимости от значений разрешающего сигнала P2 и P1.
Регистр (рис.1.) выполнен на D-триггерах (T1-T3). Запись информации осуществляется по входам D в соответствии с уравнением D-триггера:
(1)
Входное слово X=x3x2x1 поступает на входы D триггеров и при ТИ=1 записывается в регистр.
Считывание выходного слова У=y3y2y1 производится через логические элементы 2И-НЕ - с прямых выходов Q3Q2 Q1 или с инверсных выходов 
. При Pпр=1, Pобр=0, Y=X т.е. считывание происходит в прямом коде, а при Pпр=0, Pобр=1 Y=X, т.е. считывание происходит в обратном коде.
Сдвигающие регистры. В регистрах этого типа осуществляется сдвиг слова влево или вправо на заданное число разрядов. 3а один такт происходит сдвиг на один разряд. Применяются эти pегистры в основном для преобразования параллельного кода в последовательный и наоборот, а также в арифметических устройствах при выполнении операций над специальными кодами. Сдвигающие регистры выполняются на D-триггерах.
На рис.2 представлена схема сдвигающего регистра, выполняющего операцию преобразования последовательного кода в параллельный.
Рис. 2. Сдвигающий регистр.
Число X=x3x2x1 в последовательном коде поступает на вход D-триггера Т3 младшим разрядом вперёд. При поступлении 1-го ТИ x1 записывается в T3. По второму ТИ x1 переписывается в T2, а в T3 записывается x2 и т.д.
Т
аким образом, после трёх тактирующих импульсов всё число окажется записанным в регистр и может быть считано в параллельном коде с выходов Q3,Q2,Q1 (Y=X) или 
. Процесс считывания организуется точно также как и в схеме на рис. 1.
На рис. 3 изображена схема сдвигающего регистра, выполняющего преобразование параллельного кода в последовательный.
Рис. 3 Сдвигающий регистр для преобразования параллельного кода в последовательный код.
Входное слово X=x3x2x1 при P1=[ТИ]=1 и P2=0 записывается в T3T2T1 точно также как и в схеме на рис. 3.1. Затем при P2=[ТИ]=1 и P1=0 происходит перезапись информации из T3 в T2, из T2 в T1 и т.д. Из младшего разряда в старший разряд по каждому тактирующему импульсу. Таким образом, на выходе последнего разряда Q1 будут последовательно появляться x3,x2,x1, т.е. входное слово X, представленное в параллельном коде будет преобразовано в выходное слово Y, представленное последовательным кодом.
В регистрах на схемах 3.1, 3.2, 3.3 количество триггеров в регистре зависит от разрядности преобразуемого машинного слова. Процесс записи, считывания и преобразования остаётся таким же, как было описано выше.
2. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ С ПОМОЩЬЮ МАКЕТА УМ-11. Часть 1.
1. Для выполнения работы получить у преподавателя вариант входных слов X1=x3x2x1, табл.1.
Таблица 1.
| Вариант 1. | X1=001 X2=010 X3=011 | Вариант 5. | X1=001 X2=110 X3=100 |
| Вариант 2. | X1=100 X2=101 X3=110 | Вариант 6. | X1=010 X2=101 X3=011 |
| Вариант 3. | X1=001 X2=011 X3=101 | Вариант 7. | X1=010 X2=110 X3=101 |
| Вариант 4. | X1=010 X2=100 X3=110 | Вариант 8. | X1=011 X2=001 X3=101 |
Замечание. При сборке схем регистров для формирования кода слова и сигналов разрешения используются тумблерные регистры. При верхнем положении тумблера на верхнем гнезде формируется уровень лог.‘1’, а на нижнем лог.‘0’. Для индикации информации используются сигнальные лампы. Зажженная лампа соответствует логической ‘1’, потухшая - логическому‘0’.
2. Запись слова Х=x3x2x1 в регистр параллельным кодом. Считывание слова из регистра в прямом и обратном кодах.
Собрать схему, представленную на рис. 4. В качестве логических элементов использовать элементы №1,2,5,6 на стенде, а в качестве триггеров D-триггеры №5,6,7,8,9,10.
Рис. 4 Схема регистра параллельного занесения на макете УМ-11.
а) записать входное слово Xi в регистр параллельным кодом. Для этого набрать на тумблерном регистре (ТР1-ТР3) входное слово и при подаче одного тактового импульса (ТИ) (нажатием кнопки «пуск») слово Xi запишется в регистр Т1-Т3.
б) считать слово из регистра в прямом коде. Для этого с помощью ТР4 сформировать сигналы Pпр=1 и Pобр=0. На индикаторных лампах отразится содержимое регистра.
в) результаты занести в табл.2.
г) считать слово из регистра в обратном коде. Для этого с помощью ТР1 сформировать Pпр=0, a Pобр=1.
д) результаты занести в табл.2.
Действия по пунктам 2а-2д проделать для всех слов (X1-X3).
Таблица 2.
| Входное слово Х | Выходное слово У | ||||||||
| Прямой код | Обратный код | ||||||||
| Х3 | Х2 | Х1 | У3 | У2 | У1 | У3 | У2 | У1 | |
| Х1 | |||||||||
| Х2 | |||||||||
| Х3 | |||||||||
3. Запись слова Х в регистр последовательным кодом. Преобразование последовательного кода в параллельный код.
Собрать схему в соответствии с рис. 5.
Рис. 5 Схема сдвигающего регистра для занесения последовательного кода.
С помощью ТР1 зафиксировать значение младшего разряда х1 слова Хi и подать один ТИ (нажатием кнопки «пуск» генератора одиночных импульсов). Разряд х1 слова Хi запишется в триггер Т3. Затем аналогично записать разряды х2 и х1 слова Хi. После каждого тактового импульса фиксировать в прямом коде состояние триггеров регистра в табл. 3. Проделать аналогичные шаги для остальных заданных преподавателем слов из табл. 3.1.
Таблица 3.3.
| № п/п ТИ | Состояние регистра | ||||||||
| Х1=х3х2х1 | Х2=х3х2х1 | Х3=х3х2х1 | |||||||
| У3 | У2 | У1 | У3 | У2 | У1 | У3 | У2 | У1 | |
| 1 | |||||||||
| 2 | |||||||||
| 3 | |||||||||
3. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА.
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
